馬曉昱 司杰 郭敏

摘要：伴隨著我國(guó)城鎮(zhèn)建設(shè)的發(fā)展，廣大人民群眾對(duì)市政工程的需求越開(kāi)越多，要求也在逐步提高，不再僅僅滿足于生活的便利，同時(shí)更加關(guān)注城鎮(zhèn)的整、體面貌。非開(kāi)挖管道施工技術(shù)由于其在市政工程施工中的眾多優(yōu)點(diǎn)而逐漸被廣泛應(yīng)用，本論文主要介紹非開(kāi)挖管道施工技術(shù)中的項(xiàng)管施工技術(shù)和水平導(dǎo)向鉆機(jī)施工技術(shù)的特點(diǎn)和工藝，重點(diǎn)分析了非開(kāi)挖管道施工技術(shù)在市政工程建設(shè)中的應(yīng)用，對(duì)于進(jìn)一步提高非開(kāi)挖管道施工的質(zhì)量水平具有一定借鑒意義。

關(guān)鍵詞：市政工程 管道施工 非開(kāi)挖工程

一、非開(kāi)挖管道施工的形成

地下管網(wǎng)是城市基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分，日夜肩負(fù)著傳送信息和能量的重要任務(wù)。為城市處理污水的系統(tǒng)、自來(lái)水、煤氣、電力和通訊設(shè)施等等都屬于地下管網(wǎng)之內(nèi)，要對(duì)上述市政設(shè)施進(jìn)行改建、新建、擴(kuò)建，需要工程技術(shù)人員進(jìn)行安全的管道安裝。傳統(tǒng)的挖槽埋管地下管線施工技術(shù)由于對(duì)地面交通影響較大，使本來(lái)就擁擠繁忙的城市交通如同雪上加霜，同時(shí)給市民工作、生活帶來(lái)許多不便，特別在人口稠密的城市和交通擁擠的地區(qū)以及不允許開(kāi)挖的地段，這個(gè)矛盾就更加突出。市政工程如何使這些安裝工程對(duì)城市的影響減至最小，如何盡可能減少對(duì)人們?nèi)粘Ｉ畹挠绊?。已?jīng)成了一個(gè)迫切解決的問(wèn)題。 非開(kāi)挖技術(shù)將完全能解決這些難題，提供安全及經(jīng)濟(jì)的施工方法。非開(kāi)挖技術(shù)自問(wèn)市以來(lái)已有近百年的歷史，當(dāng)時(shí)它僅僅是一種避開(kāi)地表障礙物的施工技巧。隨著社會(huì)和技術(shù)進(jìn)步，特別是微電子技術(shù)、機(jī)械、自動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展，非開(kāi)挖技術(shù)已經(jīng)發(fā)展成為一種不開(kāi)挖地表或最少開(kāi)挖的條件下探測(cè)、檢查、修復(fù)、更換和鋪設(shè)管線的高新技術(shù)。

目前，由于前期規(guī)劃的滯后及后期規(guī)劃的調(diào)整，許多市政管線都是在已建的原有城市道路下施工，明挖施工雖然比較常用，但是對(duì)周圍的環(huán)境影響比較大，而且很多主干道禁止明開(kāi)挖施工，另外，我國(guó)許多城市的現(xiàn)有地下管線也需要維護(hù)和更換。因而非開(kāi)挖施工越來(lái)越多地被采用，并且日益受到政府支持和社會(huì)提倡。

二、現(xiàn)今市政管道非開(kāi)挖工程的使用

隨著近年來(lái)城市建設(shè)的大規(guī)模發(fā)展，城市居民對(duì)生活環(huán)境的質(zhì)量提出更高的要求。各級(jí)政府都致力于新區(qū)開(kāi)發(fā)和老城區(qū)改造．而城區(qū)水污染的治理和水資源的保護(hù)又是重中之重。大中型城市采取的幾乎一樣的方法截污治污。但隨之而來(lái)的困難是污染源到污水廠（或排放口）均需經(jīng)過(guò)人口稠密區(qū)或大型建筑物、構(gòu)筑物及支流小河等。所以非開(kāi)挖技術(shù)成為首選。

三、目前常用的非開(kāi)挖施工技術(shù)

1、頂管施工

頂管施工常采用的施工方法為密封機(jī)械式頂管施工方法，其中機(jī)械式頂管施工常用的施工方法有泥水平衡式和土壓平衡式兩種，頂管施工常用的管材有砼管、鋼管、玻璃鋼夾砂管。根據(jù)在具體的施工過(guò)程中以鋼筋混凝土管的頂管技術(shù)最為成熟。

鋼筋混凝土頂管在我國(guó)二十世紀(jì)八十年代末開(kāi)始工程實(shí)踐至今已經(jīng)形成了多管徑長(zhǎng)距離頂管的成熟技術(shù)，頂管管徑從Ｄn150到Ｄn2500無(wú)所不行，頂管所能穿越的土層適應(yīng)范圍也逐步加大，頂管不僅能穿越復(fù)雜的管路、也能穿越河道等地下水位較高的地域。

（１）頂管特點(diǎn)

①施工完成后管道適應(yīng)變形的能力強(qiáng)：②管內(nèi)的拼裝工作量小：③施工管徑的適應(yīng)性強(qiáng)：④施工速度相對(duì)較快：⑤施工風(fēng)險(xiǎn)較?。?/p>

（２）項(xiàng)管法不足之處

①要求管線的曲率半徑較大：②工作井相對(duì)較深：③遇到中繼站異常需全氣壓頂進(jìn)。

（３）頂管施工的基本原理為

從地面開(kāi)挖兩個(gè)基坑井，然后管節(jié)從工作井安放，通過(guò)主項(xiàng)千斤頂或中繼問(wèn)的頂推機(jī)械的頂進(jìn)，推動(dòng)管節(jié)從工作井預(yù)留口穿出，穿越土層到達(dá)接收井的預(yù)留口邊，然后通過(guò)接收井的預(yù)留口穿出。形成管道的施工．

頂管施工時(shí)，是從一口預(yù)先施工好的工作井為出發(fā)點(diǎn)，采用液壓千斤頂提供水平推力，將預(yù)制好的鋼筋混凝土管一節(jié)一節(jié)隨工具管從工作井前壁預(yù)留的洞口中向土層中頂進(jìn)，同時(shí)將擠入工具管內(nèi)的泥土運(yùn)走，如此往復(fù)直到工具管到達(dá)前方的預(yù)先施工好的接收井。頂管作業(yè)時(shí)，管內(nèi)的出渣又分干出渣和濕出渣。

在長(zhǎng)距離復(fù)雜地段頂管施工中還要采用一系列的輔助措施，比如泥漿套潤(rùn)滑、氣壓頂進(jìn)、中繼站設(shè)置、激光糾偏等。頂管法工作井的設(shè)置應(yīng)根據(jù)管道沿線地質(zhì)條件，在滿足頂管頂長(zhǎng)的前提下，盡景減少工作井?dāng)?shù)量。工作井盡量設(shè)置在頂管中部，使工作井向左，向右兩個(gè)方向頂管。工作井采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，以逆作法或沉井法施工。接收井應(yīng)盡量設(shè)置在頂管端部，井的大小滿足接收頂管機(jī)頭的要求。接受井采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，以逆作法或沉井法施工。

2、水平導(dǎo)向鉆機(jī)施工法

水平定向鉆技術(shù)最早出現(xiàn)在70年代，是傳統(tǒng)的公路技術(shù)的結(jié)合，這已成為目前廣受歡迎的施工方法。水平影響最小的施工方法，這項(xiàng)技術(shù)同時(shí)還可以為管道提供最少了維護(hù)費(fèi)用，同時(shí)不會(huì)影響河流運(yùn)輸并縮短施工期，證明是目前效率最高，成本最低的穿越施工方法。

使用水平定向鉆機(jī)進(jìn)行管線穿越施工，一般分為二個(gè)階段：第一階段是按照設(shè)計(jì)曲線盡可能準(zhǔn)確的鉆一個(gè)導(dǎo)向孔：第二階段是將導(dǎo)向孔進(jìn)行擴(kuò)孔，并將產(chǎn)品管線（一般為ＰＥ管道，光纜套管，鋼管）沿著擴(kuò)大了的導(dǎo)向孔回拖到導(dǎo)向孔中，完成管線穿越工作。

（１）導(dǎo)向孔

鉆機(jī)施工前要對(duì)穿越路徑進(jìn)行查勘，查明障礙和其他管線，在施工中注意避讓和避免損壞其他管線設(shè)施。根據(jù)穿越的地質(zhì)情況，選擇合適的鉆頭和導(dǎo)向板或地下泥漿馬達(dá)，開(kāi)動(dòng)泥漿泵對(duì)準(zhǔn)入土點(diǎn)進(jìn)行鉆進(jìn)。鉆頭在鉆機(jī)的推力作用下由鉆機(jī)驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)（或使用泥漿馬達(dá)帶動(dòng)鉆頭旋轉(zhuǎn)）切削地層，不斷前進(jìn)，每鉆完～根鉆桿要測(cè)量一次鉆頭的實(shí)際位置，以便及時(shí)調(diào)整鉆頭的鉆進(jìn)方向，保證所完成的導(dǎo)向孔曲線符合設(shè)計(jì)要求，如此反復(fù)，直到鉆頭在預(yù)定位置出土，完成整個(gè)導(dǎo)向孔的鉆孔作業(yè)。

鉆機(jī)施工中的導(dǎo)向，一般采用無(wú)線電傳感儀器測(cè)控，發(fā)射單元位于鉆頭內(nèi)，連續(xù)的發(fā)出電磁波。接收單元位于導(dǎo)向員或機(jī)械操作者處，接收機(jī)能檢測(cè)倒鉆頭深度、水平位置、傾角、鉆頭板角度、溫度等數(shù)據(jù)，通過(guò)這些數(shù)據(jù)指導(dǎo)操作手操作鉆機(jī)。

（２）預(yù)擴(kuò)孔和回拖管線：

在市政管道施工過(guò)程中，一般情況下，如果使用小型鉆機(jī)時(shí)，直經(jīng)在大于200毫米時(shí)，就要進(jìn)行預(yù)擴(kuò)孔，使用大型鉆機(jī)時(shí)，當(dāng)產(chǎn)品管線直徑大于Dn350mm 時(shí)，也需進(jìn)行預(yù)擴(kuò)孔，預(yù)擴(kuò)孔的直徑和次數(shù)，視具體的鉆機(jī)型號(hào)和地質(zhì)情況而定．

回拖管線時(shí)，先將擴(kuò)孔工具和管線連接好。然后，開(kāi)始回拖作業(yè)．并由鉆機(jī)轉(zhuǎn)盤(pán)帶動(dòng)鉆桿旋轉(zhuǎn)后退，進(jìn)行擴(kuò)孔回拖，管線在回拖過(guò)程中是不旋轉(zhuǎn)的，由于擴(kuò)好的孔中充滿泥漿，所以管線在擴(kuò)好的孔中是處于懸浮狀態(tài)，管壁四周與孔洞之間由泥漿潤(rùn)滑，這樣即減少了回拖阻力，又保護(hù)了管線防腐層，經(jīng)過(guò)鉆機(jī)多次預(yù)擴(kuò)孔，最終成孔直徑一般比管子直徑大200mm，所以不會(huì)損傷防腐層。

在鉆導(dǎo)向孔階段，鉆出的孔往往小于回拖管線的直徑。為了使鉆出的孔徑達(dá)到回拖管線直徑的1.3～1.5倍，需要用擴(kuò)孔器從出土點(diǎn)開(kāi)始向入土點(diǎn)將導(dǎo)向孔擴(kuò)大至要求的直徑。地下孔經(jīng)過(guò)預(yù)擴(kuò)孔，達(dá)到了回拖要求之后，將鉆桿、擴(kuò)孔器、回拖活節(jié)和被安裝管線依次連接好，從出土點(diǎn)開(kāi)始，一邊擴(kuò)孔一邊將管線回拖至入土點(diǎn)為止。

一般來(lái)說(shuō)，定向鉆機(jī)適用于均質(zhì)地層的施工，但遇到砂夾卵石地層時(shí)，在導(dǎo)向和成孔方面都存在問(wèn)題，為了對(duì)付這種地質(zhì)條件，可以采用全地層的鉆機(jī)解決這個(gè)問(wèn)題。

結(jié)束語(yǔ)

近幾年以來(lái)在市政工程中，特別是深覆土大管徑的管道工程和交通繁忙的城市主干道改造工程、舊城區(qū)改建的管道工程中非開(kāi)挖管道施工其優(yōu)越性越發(fā)明顯。目前已大量應(yīng)用于自來(lái)水、燃?xì)?、雨污水、電力通訊管線的施工，頂管口徑達(dá)到2400毫米，單次施工長(zhǎng)度達(dá)到300米。

時(shí)代要前進(jìn)，城市要發(fā)展。市政配套設(shè)施要完善，地下各種管道建設(shè)將會(huì)大量增加。。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，非開(kāi)挖管道施工技術(shù)還將取得更大的進(jìn)步和更廣泛的應(yīng)用。因此，我們要不斷的學(xué)習(xí)和探討，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，進(jìn)一步地完善和提高我們的非開(kāi)挖管道施工技術(shù)。